Lập trình hệ thống: Xử lý ngắt và giao tiếp thiết bị

Bus Driver và Bus Receiver

Thí dụ: một số chíp vi xử lý có 3 chân ra, truyền ra các tín hiệu báo chíp vi xử lý đang thực hiện các thao tác MEMR , MEMW , IOR , IOW hay thao tác khác. Các vấn đề quan trọng nhất liên quan đến thiết kế bus là: xung clock bus (sự phân chia thời gian, hay còn gọi là bus blocking), cơ chế phân xử bus (bus arbitration), xử lý ngắt và xử lý lỗi.

Bus đồng bộ (Synchronous bus)

Khi bắt đầu thao tác đọc khối, bus master báo cho slave biết số byte cần được truyền đi, thí dụ truyền con số này đi trong chu kỳ T1, sau đó đáng lẽ truyền đi 1 byte, slave đưa ra trong mỗi chu kỳ 1 byte cho tới khi đủ số byte được thông báo. Tuy nhiên, giảm chu kỳ bus dẫn đến khó khăn về mặt kỹ thuật, các tín hiệu truyền trên các đường khác nhau không phải luôn có cùng tốc độ, dẫn đến hiệu ứng bus skew.

Bus bất đồng bộ( Asynchronous bus)

Khi slave nhận được tín hiệu MSYN không tích cực, nó xác định kết thúc chu kỳ và đảo tín hiệu SSYN làm bus trở lại trạng thái ban đầu, mọi tín hiệu đều không tích cực, chờ bus master mới. MSYN tích cực dẫn đến việc truyền dữ liệu ra bus dữ liệu và đồng thời cũng dẫn đến việc slave phát ra tín hiệu SSYN tích cực, đến lượt mình tín hiệu SSYN lại gây ra sự đảo mức của các đường địa chỉ, MEMR và MSYN.

Xử lý ngắt

Master nhận được tín hiệu SSYN tích cực thì xác định được dữ liệu của slave đã sẵn sàng nên thực hiện việc chốt dữ liệu, sau đó đảo các đường địa chỉ cũng như các tín hiệu MEMR và MSYN. Sau đó, phần cứng CPU sẽ sử dụng con số đó để tính chỉ số trong 1 bảng con trỏ -bảng vector ngắt (interrupt vector) để tìm địa chỉ chương trình con, cho chạy chương trình này để phục vụ ngắt.

Các chip hỗ trợ cho bộ xử lý trung tâm

Thanh ghi địa chỉ cơ sở (Base Address Register) Thanh ghi đếm từ cơ sở (Base Word Count Register) Thanh ghi địa chỉ hiện hành (Current Address Register) Thanh ghi đếm từ hiện hành (Current Word Count Register) Thanh ghi địa chỉ tạm (Temporary Address Register) Thanh ghi đếm từ tạm (Temporary Word Count Register) Thanh ghi trạng thái (Status Register). 8087 gồm một đơn vị điều khiển (CU – Control Unit) dùng để điều khiển bus và một đơn vị số học (NU – Numerical Unit) để thực hiện các phép toán dấu chấm động trong các mạch tính lũy thừa (exponent module) và mạch tính phần định trị (mantissa module).

Bộ thanh ghi

NGẮT VÀ SỰ KIỆN

• Tạo và bắt các sự kiện

Ngắt che được là ngắt có thể cho phép hay không cho phép thực thi bằng phần mềm thông qua cờ ngắt IF (Interrupt Flag): lệnh CLI (Clear Interrupt Flag) sẽ cấm ngắt và lệnh STI (Set Interrupt Flag) sẽ cho phép các ngắt này hoạt động. Như vậy, nếu muốn thay đổi ngắt, ta có thể thay đổi nội dung trong bảng vector ngắt để chỉ đến chương trình phục vụ do người sử dụng tự xây dựng và chương trình này sẽ được thực hiện khi ngắt được gọi.

GIAO TIẾP THIẾT BỊ CHUẨN

• Giao tiếp bàn phím
• Giao tiếp chuột
• Giao tiếp màn hình
• CHR 6 CHR 5 CHR 4 CHR 3 CHR 2 CHR 1 CHR 0

Chú ý rằng toạ độ con trỏ xác định theo pixel với độ phân giải 640x200 trong khi chế độ văn bản sử dụng toạ độ ký tự 80x25 nên để chuyển sang toạ độ ký tự thì phải chia cho 8. Trong chế độ văn bản (text mode), các ký tự được xác định bởi mã ASCII, trong đó có cả các thông tin về thuộc tính của ký tự, thí dụ ký tự được hiện theo cách nhấp nháy hay đảo màu đen trắng ….ROM ký tự (character rom) lưu trữ các hình mẫu điểm ảnh của các ký tự tương ứng để máy phát ký tự biến đổi các mã ký tự đó thành 1 chuỗi các bit điểm ảnh (pixel bit) và chuyển chúng tới thanh ghi dịch (shift register). Nếu địa chỉ khởi phát là bắt đầu của 1 trang thì có thể quản lý RAM video theo vài trang tách biệt nhau, nếu CPU thay đổi nội dung của 1 trang mà trang đó hiện đang không hiện thì màn hình cũng không thay đổi.

Mạch logic chuyển địa chỉ trên board thực hiện sự kết hợp nhất định nào đó sao cho tổ chức và cấu trúc của RAM video cũng như cách tính địa chỉ vẫn tương đồng với cách của CPU.

GIAO TIẾP CỐNG NỐI TIẾP

Cấu trúc cổng nối tiếp

4 7 RTS DTEặDCE Request to send: DTE yờu cầu truyền dữ liệu 5 8 CTS DCEặDTE Clear to send: DCE sẵn sàng nhận dữ liệu 6 6 DSR DCEặDTE Data set ready: DCE sẵn sàng làm việc. 8 1 DCD DCEặDTE Data carier detect: DCE phỏt hiện súng mang 20 4 DTR DTEặDCE Data terminal ready: DTE sẵn sàng làm việc 22 9 RI DCEặDTE Ring indicator: bỏo chuụng. 15 - TSET DCEặDTE Transmitter Signal Element Timing: tớn hiệu định thời truyền từ DCE để truyền dữ liệu.

14 - STxD DTEặDCE Secondary Transmitted Data 16 - SRxD DCEặDTE Secondary Received Data 19 - SRTS DTEặDCE Secondary Request To Send 13 - SCTS DCEặDTE Secondary Clear To Send.

Truyền thông nối tiếp dùng ActiveX

Quá trinh điều khiển bằng phương pháp hỏi vòng thực hiện thông qua kiểm tra các giá trị của thuộc tính CommEvent sau một chu kỳ nào đó để xác định xem có sự kiện nào xảy ra hay không. Nếu quá khoảng thời gian này mà vẫn chưa có dữ liệu thì sẽ gán thuộc tính CommEvent là CDTO (Carrier Detect Timeout Error) và tạo sự kiện OnComm. Xác định đã có tín hiệu CTS hay chưa, tín hiệu này dùng cho quá trình bắt tay bằng phần cứng (cho biết DCE sẵn sàng nhận dữ liệu), trả về giá trị True hay False.

Khi có ký tự trong bộ đệm nhận Có thay đổi trên CTS (Clear To Send) Có thay đổi trên DSR (Data Set Ready) Có thay đổi trên CD (Carrier Detect) Phát hiện chuông.

Giao tiếp với MODEM

Thanh ghi S6: xác định thời gian đợi sau khi truy cập đường điện thoại và trước khi tiến hành quoay digit đầu tiên trong một lệnh quay số. Thanh ghi S9: xác định thời gian mà tín hiệu sóng mang phải hiện diện để modem có thể nhận biết được, giá trị mặc định là 600ms. Thanh ghi S10: xác định thời gian cho phép tín hiệu sóng mang có thể biến mất trong chốc lát nào đó mà không cắt cuộc nối.

Thanh ghi S11: xác định tốc độ quay số khi sử dụng phương pháp quay số tone, giá trị mặc nhiên tùy vào modem, thường vào khoảng 70ms.

GIAO TIẾP CỐNG SONG SONG

• Giao tiếp với thiết bị ngoại vi
• 13 SELECT

Chú ý rằng chân BUSY được nối với cổng đảo trước khi đưa vào thanh ghi trạng thái, các bit SELECTIN , AUTOFEED và STROBE được đưa qua cổng đảo trước khi đưa ra các chân của cổng máy in. Thông thường tốc độ xử lý dữ liệu của các thiết bị ngoại vi như máy in chậm hơn PC nhiều nên các đường ACK , BUSY và STR được sử dụng cho kỹ thuật bắt tay. Khởi đầu, PC đặt dữ liệu lên bus sau đó kích hoạt đường STR xuống mức thấp để thông tin cho máy in biết rằng dữ liệu đã ổn định trên bus.

Ngoài ra, việc kết nối giữa 2 máy tính sử dụng cổng song song có thể dùng chế độ mở rộng, chế độ này cho phép giao tiếp với tốc độ cao hơn.